拟南芥高亲和性K~+转运蛋白AtHAK5功能位点的鉴定

AtHAK5是拟南芥高亲和性钾转运体,其基因表达受低钾条件强烈诱导,编码蛋白在低钾条件下可以整合到质膜.生物信息学分析发现其氨基酸序列含有多处潜在的磷酸化位点.本研究假设这些位点对于AtHAK5的功能至关重要,为探讨AtHAK5的功能位点,分别将AtHAK5 cDNA和带有13种不同点突变位点的AtHAK5转化到athak5突变体中,获得14种稳定表达的转基因植株.利用athak5突变体根对Cs敏感的表型,最终确定T549A和T666A为非核心磷酸化位点.如下11个位点为AtHAK5功能必需位点:F85L,T86A,T311A,T359A,P551S,D552N,S603A,S604A,K668E,S698A和V713L.     

镁转运体MGT7参与拟南芥对高钙环境的适应

高Ca²⁺环境对许多植物的生长不利, 因此研究植物对高Ca²⁺环境的适应机制非常重要。研究发现, 拟南芥(Ara- bidopsis thaliana)镁转运体MGT7功能缺失突变体mgt7-1和mgt7-2具有高Ca²⁺敏感表型: 在高Ca²⁺培养基上, 相对于野生型Col-0, 突变体叶鲜重显著下降, 但根长无显著差异。高Ca²⁺对MGT7启动子活性和包括MGT7在内的镁转运体基因表达无显著调节作用。Col-0与mgt7突变体之间, 在外加Ca²⁺诱导细胞质Ca²⁺瞬时升高和Ca²⁺含量方面无显著差异; 但是, 在正常和高Ca²⁺培养基上, mgt7突变体的Mg含量均显著低于Col-0。高Ca²⁺显著抑制Col-0和mgt7突变体内Mg的积累。因此我们假设, mgt7突变体的高Ca²⁺敏感表型是由于其体内Mg含量下降导致的。进一步的研究证实, 只有增加培养基中Mg²⁺的含量, 而不是N、P、K和S, 才可以使突变体的高Ca²⁺敏感表型得到恢复。     

不同浓度Fe2+与Zn2+对羊草幼苗生长和生理特性的影响

以羊草幼苗为研究对象,通过调整全营养培养基(CK,0.05 mmol/L Fe²⁺、0.015 mmol/L Zn²⁺)中铁或者锌含量设置0、10倍、20倍Fe²⁺(Zn²⁺)浓度处理Fe₀(Zn₀)、Fe₁₀(Zn₁₀)、Fe₂₀(Zn₂₀),以及在高铁培养基中单独添加0.15 mmol/L Zn²⁺或同时添加10 mmol/L Ca²⁺、5 mmol/L Mg²⁺、20 mmol/L K⁺处理,测定培养6 d后幼苗生长指标和矿质元素含量、以及高铁(Fe₂₀)处理下幼苗根中抗氧化指标和相关基因表达量,探究不同浓度Fe²⁺、Zn²⁺对羊草幼苗生长、矿质元素吸收积累及抗氧化指标、基因表达的影响。结果表明：(1)缺锌(Zn₀)显著抑制羊草幼苗鲜重的增加和Zn元素的积累,但促进Fe、Mg元素的积累;高浓度锌(Zn₁₀、Zn₂₀)显著促进幼苗叶片生长和Zn元素的积累;缺铁(Fe₀)显著抑制幼苗的根长、鲜重和Fe元素的积累,促进Mg、Zn元素的积累;高浓度铁(Fe₁₀、Fe₂₀)显著抑制羊草幼苗根叶生长、根毛发育和Ca、Zn、Mg、K元素的积累。(2)增加Zn²⁺和Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺浓度无法恢复高铁胁迫对幼苗生长的抑制作用。(3)高浓度铁(Fe₂₀)处理羊草幼苗48 h后,根部过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶活性和丙二醛、抗坏血酸、还原型谷胱甘肽含量显著升高;烟酰胺合成酶基因、过氧化物酶基因表达量显著下调,植物类萌发素蛋白基因表达量显著上调。研究发现,羊草幼苗生长发育和矿质元素积累对环境中Zn²⁺浓度变化不敏感,却受到环境中高浓度Fe²⁺的显著抑制,并造成严重的氧化胁迫伤害,这种伤害无法在添加Zn²⁺或同时添加Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺的条件下恢复。     

拟南芥BAND7基因序列分析及相关突变体的生理功能研究

BAND7是具有SPFH特征结构域的一类膜蛋白,同其他膜蛋白偶联,调节离子转运和信号转导,广泛分布于不同的动物细胞中.通过序列比对,在模式植物拟南芥中鉴定到4个可能编码BAND7蛋白的基因,其基因代码分别是Atlg69840、At3g01290、At5g62740和At5g51570.半定量反转录PCR检测发现,它们在拟南芥的叶和根中都有表达,叶中的表达均高于根.通过PCR检测,获得基因Atlg69840和At5g51570的T-DNA插入敲除型纯合突变株SALK_088328和SALK_104547.通过对比野生型植株和基因敲除突变体在不同培养基上的根长和鲜重方面的差异,证明植物BAND7基因At5g51570参与了植物钙离子的吸收过程.